Et molekylært kart over hele kroppen forklarer hvorfor trening er så bra for deg

Trening handler ikke bare om å øke muskelstyrken, forbedre hjertehelsen og senke blodsukkernivået; det er også knyttet til en rekke andre helsefordeler. Men hvordan kan en regelmessig løpetur på tredemøllen, en bratt sykkeltur eller en rask spasertur i lunsjpausen gi et så svimlende utvalg av helsefordeler?

Vi er nærmere svaret på det spørsmålet, takket være en omfattende ny studie fra Stanford School of Medicine. Forskerne tok nesten 10 000 målinger på tvers av nesten 20 typer vev for å se effekten av åtte uker med utholdenhetstrening på laboratorierotter trent til å løpe på tredemøller på størrelse med gnagere.

Funnene deres fremhever de slående effektene trening har på immunforsvaret, stressrespons, energiproduksjon og metabolisme. De fant signifikante koblinger mellom trening og molekyler og gener som allerede er kjent for å spille en rolle i en rekke menneskelige sykdommer og vevsreparasjon.

Studien er én av en serie artikler publisert 1. mai av medlemmer av et tverrfaglig forskerteam som er utformet for å legge grunnlaget for å forstå – på helkropps- og molekylært nivå – hvordan vev og celler reagerer på trening.

«Vi vet alle at trening er bra for oss», sier professor i patologi, Stephen Montgomery, PhD. «Men vi vet lite om de molekylære signalene som oppstår i hele kroppen når folk trener, eller hvordan de kan endres av trening. Studien vår er den første som ser på molekylære endringer på en helkroppsskala, fra proteiner til gener, metabolitter, fett og energiproduksjon. Det er den bredeste profileringen av effektene av trening til dags dato, og den skaper et viktig kart over hvordan det endrer kroppen.»

Montgomery, som også er professor i genetikk og biomedisinsk datavitenskap, er seniorforfatter av artikkelen som er publisert i tidsskriftet Nature.

En koordinert oversikt over øvelser

Forskerne som er involvert i studien og andre samtidige publikasjoner er en del av en nasjonal gruppe kalt Molecular Transducers of Physical Activity Consortium, eller MoTrPAC, organisert av National Institutes of Health. Initiativet ble lansert i 2015 for å studere i detalj hvordan trening forbedrer helsen og forebygger sykdom.

Stanford Medicine-teamet har gjort mye av det tunge arbeidet, og studert effekten av åtte uker med utholdenhetstrening på uttrykk av gener (transkriptom), proteiner (proteom), fett (lipidom), metabolitter (metabolom), mønsteret av kjemiske tagger plassert på DNA (epigenom), immunforsvaret og mer.

De utførte 9466 tester på flere vevstester hos rotter som var trent til å løpe stadig lengre avstander, og sammenlignet resultatene med resultatene fra rotter som slapp av i burene sine. De fokuserte på benmuskler, hjerte, lever, nyrer og hvitt fettvev (den typen fett som akkumuleres når man går opp i vekt); annet vev inkluderte lunger, hjerne og brunt fettvev (en mer metabolsk aktiv type fett som bidrar til å forbrenne kalorier).

Kombinasjonen av flere analyser og vevstyper ga resultater på hundretusenvis av ikke-epigenetiske endringer og mer enn 2 millioner distinkte endringer i epigenomet. Disse resultatene vil holde forskere opptatt i årene som kommer.

Selv om denne studien primært tjente til å lage en database for fremtidig analyse, har det allerede dukket opp noen interessante resultater. For det første bemerket de at uttrykket av 22 gener endret seg med trening i alle de seks vevene de fokuserte på.

Mange av genene var involvert i såkalte varmesjokkveier, som stabiliserer proteinstrukturen når celler utsettes for stress, inkludert temperaturendringer, infeksjon eller vevsoppbygging. Andre gener var involvert i veier som senker blodtrykket og øker kroppens følsomhet for insulin, noe som senker blodsukkernivået.

Forskerne bemerket også at uttrykket av flere gener knyttet til type 2-diabetes, hjertesykdom, fedme og nyresykdom var redusert hos de trenende rottene sammenlignet med deres stillesittende jevnaldrende, noe som tydelig indikerer en sammenheng mellom forskningen deres og menneskers helse.

Kjønnsforskjeller

Til slutt fant de kjønnsforskjeller i hvordan ulike vev hos hann- og hunnrotter reagerte på trening. Hannrotter mistet omtrent 5 prosent av kroppsfettet etter åtte uker med trening, mens hunnrotter ikke mistet mye fett. (De opprettholdt imidlertid sin opprinnelige kroppsfettprosent, mens stillesittende hunner la på seg ytterligere 4 prosent fett i løpet av studien.)

Men den største forskjellen var i genuttrykk i rottenes binyrer. Etter en uke økte gener knyttet til produksjon av steroidhormoner som adrenalin og energiproduksjon hos hannrotter, men minket hos hunnrotter.

Til tross for disse tidlige, fristende assosiasjonene, advarer forskere om at treningsvitenskapen langt fra er fullført. Faktisk er den bare så vidt i begynningen. Men fremtiden ser lovende ut.

«På lang sikt er det usannsynlig at vi finner én magisk intervensjon som gjenskaper alt trening kan gjøre for en person», sa Montgomery. «Men vi kan komme nærmere ideen om presisjonstrening – skreddersydde anbefalinger basert på en persons genetikk, kjønn, alder eller andre medisinske tilstander for å oppnå gunstige helkroppsresponser.»